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Transmissivität

In der Gesteinsphysik ist die Transmissivität (T) [m²/s] das Produkt aus Durchlässigkeit (kj) und Mächtigkeit (H) einer homogenen, isotropen Formation. 

Die Transmissivität ist also ein Maß für die Fähigkeit eines Grundwasserleiters Wasser zu transportieren (Gebirgsdurchlässigkeit), wobei im Gegensatz zum Durchlässigkeitsbeiwert oder der Permeabilität die Eigenschaften des Gesamtaquifers inkl. dessen Mächtigkeit berücksichtigt werden. Die Transmissivität wird im Zuge von hydraulischen Bohrlochversuchen aus der Gegenüberstellung der realisierbaren Injektions- oder Förderrate und der beobachteten Wasserspiegeländerung bzw. Druckdifferenz abgeleitet.

Grundlage dafür stellt das Gesetz von Darcy dar. Ist ein Aquifer isotrop und homogen ausgeprägt und ist die Mächtigkeit als konstant anzunehmen, kann die Transmissivität aus dem Durchlässigkeitsbeiwert kf [m/s] und der Aquifermächtigkeit M [m] entsprechend der Beziehung T = kf·M berechnet werden. Bei geschichtetem, inhomogenen und/oder anisotropem Aufbau des Gebirges (z.B. einer ausgeprägten Schichtung in Sedimenten / Se-dimentgesteinen) ist die Transmissivität des Gesamtaquifers die Summe aller Teiltransmissivitä-ten der einzelnen Schichten.

Für eine hydrothermale Nutzung sollten zu erschließende Grundwasserleiter eine Mindesttransmissivität von 5·10-5 m2/s aufweisen. Die hydraulisch angebundene, nutzbare Aquifermächtigkeit sollte dabei 20 m nicht unterschreiten.

In der Hydrogeologie gibt dieser Wert an, wie viel Wasser pro Zeiteinheit durch einen vertikalen Streifen des gesamten Grundwasserleiters fließen kann.

Einheit

Quadratmeter pro Sekunde (m2/s

Bestimmung

Auswertung von Pump- und Injektionstests.

Wertebereich

Transmissivität: 100 - 10-11 m2 s-1,

  • Hoch (>10-3 m2/s): Sehr guter Aquifer. Ideal für Trinkwasserbrunnen oder große Wärmepumpen.
  • Mittel (10-3 bis 10-5 m2/s): Ausreichend für eine lokale Versorgung oder kleinere geothermische Anlagen.
  • Gering (<10-5 m2/s): Der Boden leitet Wasser schlecht; eine wirtschaftliche Förderung ist oft schwierig..

Die Mindestwerte für eine hydrothermale Nutzung sollten über 5·10-5 m2 s-1 bzw. über 5·10-12 m3 liegen.

Alternativer Zugang

Ausgehend von den Methoden von Thiem (1906) hat Logan (1964) die spezifischen Ergiebigkeiten aus Brunnentests als Grundlage genommen, um für den stationären Fall die Transmissivität im gespannten Aquifer und im Aquifer mit freier Oberfläche abzuschätzen. Die spezifische Ergiebigkeit C ergibt sich dabei zu:

C = Q/s [m2 s-1]

mit:

  • Q = Förderrate [m3 s-1]
  • s = Absenkung [m]

Nach Logan (1964) lässt sich für gespannte Aquifere daraus die Transmissivität abschätzen zu: 

T = 1,22 C [m2 s-1]

und für Aquifere mit freier Oberfläche zu:

T = 2,43  C m/ 2(m – s) [m2 s-1]

mit:

  • C= spezifische Ergiebigkeit [m2 s-1]
  • m= wassererfüllte Mächtigkeit [m]

Bei dieser Methode werden bohrlochspezifische Einflüsse, wie Brunnenspeicherung oder Skineffekt, nicht berücksichtigt. Daher dient dieses Verfahren nur zur Abschätzung der Größe der Transmissivität.

Literatur

GICON: Geothermische Potenzialanalyse Projektstandort Darmstadt: Landesamt, 2024

Mathiesen, A., Kristensen, L., Möller Nielsen, C., Weibel, R., Leith Hjuler, M., Rögen, B., Mahler, A., Nielsen, L., H.: Assessment of sedimentary geothermal aquifer parameters in Denmark with focus on transmissivity. In: EGC Pisa (2013)

Stober, I. & Bucher, K. (2021): Geothermal Energy, from House Heating Applications to Electrical Power Production.- 2nd edition, Springer, 390 p.

Weitere Literatur siehe:

zuletzt bearbeitet April 2026, Änderungs- oder Ergänzungswünsche bitte an info@geothermie.de

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